[发明专利]高炉风口摄像装置及其监视系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种高炉风口摄像装置及其监视系统。

背景技术

高炉风口摄像装置是通过高炉风口获取炉内燃烧、喷煤及风口状态信息的一种装置，而通过在线监视系统是对高炉炉况的监控与分析的重要手段。目前，在国内各铁厂都是现场有经验的操作人员通过肉眼和经验对高炉风口内部进行逐一现场直接观察。由于每台高炉风口多，分布面大，如容积4350m³有38个风口，高炉一周均布周长60米左右，环境温度高，为60°～120℃，观察风口内部状态多，有铁水熔化状况，喷煤粉状况，通风状况，内部设备状况，其它异常现象等问题。给现场操作人员带来了很多不便，如巡查周期长，工作环境差，不能连续监视等困难。因此很难及时准确发现异常，解决并消除故障，给高炉的稳定生产和生产指挥带来极大的不便，而且没有状态观察成像追踪记录。4350m³高炉共有38个风口喷煤监视孔，用来观测喷枪是否被堵及炉内燃烧状态，现有的方法是使用三台固定高炉风口摄像装置，为了避免风口60°～120℃温度影响摄像机的使用寿命及正常操作，摄像机的镜头离风口20cm-30cm，这样不仅视场小，调节难度大，挡住现场人的视线。这种摄像装置只对其中3个风口进行固定监测，如果需要监测其他风口，需要临时移动该装置。但是，由于摄像机支架较重且每次改变位置后需重新进行高低、左右位置的调整、而且装上设备以后无法进行正常的人工巡查，大大降低了风口喷煤监视的可靠性，关键是无法实时监控每一个风口的喷吹情况。由于风口环境温度高达60°～120℃，现有的摄像装置无法在每一个风口进行成像，且传统的监控摄像机仅能在环境温度为0-50℃的环境中工作，无法直接在炉前实现在线实时监控，不适应于高炉风口摄像。

发明内容

为了克服现有摄像装置的上述不足，本发明提供一种适应高炉风口监视的摄像装置，该摄像装置又兼顾人孔观测的要求。同时本发明还提供一种高炉风口监视系统。

首先要使摄像机能在60°～120℃的环境中工作，必须对摄像装置作降温或隔热保护，由于湿气对摄像装置的损伤较大，所以采用风冷，在摄像装置外设置防护罩，通氮气冷却摄像机。

光路分配器与摄像机的选择是本摄像装置的关键，由于从高炉风口透射出的是强光光源，必须满足折射的摄像机的光强度减弱的要求，以保证摄像机的成像质量和使用寿命，而且透射过光路分配器的光能够适合人体肉眼观察，安装、拆除方便，必须一次对准镜头不需要二次调整，另外由于风口狭长达2-3米，孔径只有不到2厘米，还需要考虑摄像机的通光量及镜头的放大倍数，以得到最佳成像质量，因此在摄像机的选择上必需考虑摄像机光学变焦倍数、通光量、CCD尺寸等参数，而且便于对成像摄像机进行参数调整。

为了配合孔径2厘米长2-3米风口的摄像要求，采用摄像镜头与摄像机于一体的一体化摄像机，光学变焦18倍，数字变焦12倍，1/4寸CCD镜头，通光量F2.0-F3.0，并且配合前端的光学减光片，对摄像机内部参数进行适应性调整，以获得高强光环境下的较佳的成像效果。

由于风口内部的摄像目标的光强度很高，因此，摄像机无法直接成像(成像为纯白甚至烧毁CCD感光芯片)，所以必须考虑高强光的抑制措施，即在CCD摄像机的前端增加减光滤光片用于滤光及成像，必须滤掉90％-98％的光，并结合摄像机内部参数的调整得到较佳成像效果。

要满足摄像机成像，又兼顾人孔观测的要求，在摄像机成像装置前端加分光片，分为反射光与透射光，分别用于摄像机成像与供人孔观测。

高炉风口摄像装置

本高炉风口摄像装置包括摄像机，其特征是：还设置着防护罩，摄像机安装在防护罩内，在防护罩内侧固定着导轨，在摄像机的两侧安装着导轨座，摄像机由导轨座安装在导轨上，在防护罩内侧与摄像机之间有3mm～6mm的间隔。在防护罩前端的前盖设置着通光孔，在通光孔的周围设置着通气孔，在通光孔安装着滤光片，在防护罩的前端安装着防护罩联接管，该联接管固定着一个法兰盘，防护罩联接管由法兰盘紧固在防护罩。防护罩联接管经镜筒联接管联接着横向的镜筒，在镜筒内安装着分光镜安装架，在分光镜安装架与通光孔相对应的位置安装着分光玻璃，分光玻璃与镜筒的轴线成45°，在镜筒的一端安装着风口联接管，在风口联接管安装着由石英玻璃材料的风口玻璃，在镜筒的另一端安装着观察镜。在防护罩下端的后盖安装着航空插头，在航空插头与摄像机之间联接着电缆，在防护罩的下部安装着进气接头。